非平衡稳态的非线性响应恒等式与界限
统计力学
2026-03-04 v6 生物物理
摘要
理解系统对外部扰动的响应方式是统计物理学的基本问题。对于远离平衡的系统，尚无通用的响应框架。虽然已对非平衡系统的线性响应取得了进展，但在有限扰动下的非线性范畴仍缺乏理论。本文基于连续时间马尔可夫链中响应与首次到达时间之间的新型联系，推导了对典型局部扰动的非线性响应的完整理论。我们建立了一个恒等式，普遍地将任意可观测量的非线性响应与其线性响应之间联系起来。该恒等式直接导出响应幅度的普遍界限。此外，我们建立了响应分辨率的普遍界限——一个约束可观测量变化的不等式，其由内在波动决定，从而为信噪比设定了基本限制。这些结果为分析远离平衡状态下的非线性响应提供了严谨且通用的框架，我们以转录调控的应用为例加以说明。
引用
@article{arxiv.2412.19602,
title = {Nonlinear Response Identities and Bounds for Nonequilibrium Steady States},
author = {Ruicheng Bao and Shiling Liang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2412.19602},
year = {2026}
}